《逆向工程与产品分析》课程中混合式教学的应用研究

贾海涛

摘 要：介绍了混合式教学在《逆向工程与产品分析》课程中的应用。对课程教学和实践操作中存在的问题，有针对性的进行教学设计，采用线上+线下的混合式教学，解决了课时不足及学生知识水平参差不齐的问题，充分调动了学生的积极性，达到了良好的教学效果。

关键词：逆向工程;混合式教学;教学改革

《逆向工程与产品分析》是我校对接“智能制造2025”，面向机电一体化专业、模具设计与制造专业和数控技术专业新开设的一门职业技能课。本课程基于国家职业资格《3D打印造型师》的职业标准，通过理论和实践教学环节的学习，使学生能够掌握逆向数据的测量方法、测量数据预处理流程、基于测量数据的曲线曲面造型和快速成型的工艺。《逆向工程与产品分析》是一门实操性很强的课程，对工科学生走向工作岗位很有帮助[1]。教与学的难点在于需要学生结合产品成型工艺特点，对产品曲面的精度和质量有一个很好的平衡。这所以选择本门课程进行混合式教学的改革，在课前通过网络学习产品及其成型的相关知识，使得学生在产品实体构建之前对产品的用途、成型工艺和精度要求有一个通透的了解。

一、混合式教学模式

随着知识爆炸式的增长，传统授课方式由于时间的局限，越来越不适应当代大学生的需求。何克抗教授[1]提出的“混合式教学”是一种传统教室教学和网络自主学习相结合的学习方式，使学生的学习不再局限于课堂上有限的时间和空间。

二、现在面临的问题

根据人才培养方案的安排，《逆向工程与产品分析》课程为32个学时，其中理论学习16个学时，实践学习16个学时。本课程是一门融合了3D扫描技术、软件造型技术、机械设计、3D打印技术于一体的理实一体化课程，既包含了扫描仪操作的学习，也包括了多个专业软件使用的学习[3]。教学内容繁杂，因此32个学时的课堂教学完全不能满足要求。

三、混合式教学方案的设计

（一）学情分析

本课程开设在大二下学期，学习者具备了机械制图、零件成型加工、Solidworks或UG NX三维造型软件用法等方面的知识和技能基础。本课程在理实一体化教室实施，教室配有多台3D扫描设备、3D打印设备和设计计算机，为学生提供真实的工作环境。

（二）混合课程设计

课程的实施依托超星泛雅课堂平台，进行线上+线下相结合的混合式教学方式，其教学过程如表1所示：

第一阶段，课前线上学习阶段。教师根据学生的学情，将相应的微课视频和资料上传至网络平台的课程资源里。通过网络平台发布任务书，通知学生预习。学生根据自己的时间，有计划的观看微课视频，查阅相关资料并完成学习测试题。学生在学习中遇到的问题可以到网络平台讨论区中留言，寻求其他同学的解答。教师可以根据学生提问和回答的情况，给予相应的分数奖励。教师通过统计网络平台视频的观看进度和测试题的完成情况，了解学生的学习进度和实际的掌握情况，从而有针对性的确定线下课程的教学重点和难点。

第二阶段，课中理实一体化学习阶段。教师课上可以参考线上知识点的测试情况，对相关知识点进行有针对性的集中讲解。然后发放工作页，让学生分组讨论解决方案，引导学生来进行讲解，同组其他学生补充，别组的学生也对该问题发表见解，提高学生的思考与解决问题的能力，最后由老师进行总结。学生带着问题的学习，效果相对比较好。

第三阶段，课后线上巩固阶段。这一阶段学生需要完成任务书的撰写，并将其上传到网络平台上。教师需要及时给出评价。通过提出更进一步的问题，引导学有余力的学生进行课后拓展学习。

教师根据学生的任务书完成情况及其他途径的反馈，对本节课进行总结反思，找出不足之处，以便在下节课做出相应的补充。

（三）课时安排计划

课程在实施过程中以项目为驱动，知识点的教学贯穿于项目教学的整个环节。本课程的教学分为3个模块，主要内容和课时如表2所示：

（1）认识逆向工程与快速成型技术（引入）：了解或掌握逆向工程与快速成型技术的内涵与意义、关键技术，以及应用范围、三维测量技术、测量数据的预处理技术、产品模型的重构技术、快速成型设备等必要的理论知识。

（2）典型外壳产品的逆向设计与快速成型（学中做）：通过实施提供典型外壳产品的三维造型进行三维测量及数据的预处理实验以及通过快速成型设备造型并后处理来进一步加深学生对三维测量技术、测量数据的预处理技术与快速成型技术知识的理解。

（3）学生自选件的逆向设计与快速成型（创新）：学生根据自选件的结构特点，选择测量方法及快速成型方法，完成自选件的模型重构及制作。

（四） 考核方式

考核分两部分：线上成绩占40%，线下实操成绩占40%，自选件项目考核20%。其中线上成绩包括课程平台上的学习时间，测试题完成情况和互动情况。线下实操成绩包括出勤考核、5S规范考核以及项目完成情况。自选件项目考核包括自选件完成情况及成型质量，设计说明书完成情况。

通过网络平台后台，教师可以很方便的对视频观看进度和时长进行统计，从而了解学生是否按规定认真观看视频，也为教师对学生评价提供参考。使用作业批改功能对知识点测试题的答题情况进行统计，直观的了解学生对知识点掌握的情况。课上也可以使用平台的签到功能，通过手势或扫描二维码的方式，对学生出勤进行评价和统计。使用网络平台的统计功能，及时对学生的学习情况进行评价，对学生学习的积极性也起到了正反馈的作用。

四、效果分析

通过线上学习的方式，将更多的课上时间留给学生进行实操。通过3D打印机，将学生自己逆向建模的物品打印出来。能拿到实际打印出来的物品，学生会对学习过程有成就感，進一步提高学生的积极性。

在教学中，学生对项目实施和讨论能够更加积极。网络平台视频的收看率能达到90%以上。从讨论区的留言数据来看，有些话题的参与人数能达到班级的50%以上，反映了学生对与学习的兴趣比较强。通过课前讨论答疑和反复收看视频及相关资料，让基础差的学生有充分的时间和资源去弥补，很好的解决了学生由于生源导致的基础水平参差不齐的问题。

五、总结

《逆向工程与产品分析》课程采用混合式学习的教学方式，充分调动了学生学习的积极性和主动性，在不增加线下课时的情况下，完成了教学任务。教师通过与学生的线上互动，能够更有针对性的安排授课内容。将线下上课的时间更多的留给学生进行实操训练，通过将实物打印出来，提升了学生的满足感和学习兴趣。同时线上+线下教学，对教师也提出了更高的要求，促使教师更多的掌握信息化手段。

参考文献：

[1]谭昌柏.《逆向工程技术》课程教学探讨[J].中国科技信息，2008（18）：276-277.

[2]何克抗.从 Blending Learning 看教育技术理论的新发展（上）[J].电化教育研究，2004（3）：5-10.

[3]张海英，郭光立，刘万强.《逆向工程技术》课程设置的教学改革探索与实践[J].中国科教创新导刊，2009（22）：177-178.

（苏州健雄职业技术学院）